系统概述

1.1系统概述  

随着我国经济的快速稳定发展，人们的生活水平逐渐提高，人们对体育锻炼、健康和休闲娱乐的需求越来越迫切，体育正在向产业化和社会化转变。

比赛中央监控系统是专为体育场馆比赛服务的一套集成式管理平台，通过相应的系统集成软件，利用场馆信息网络系统，实现对体育场馆内屏幕显示及控制系统、场地照明及控制系统、场地扩声系统、计时记分及现场成绩处理系统、标准时钟系统、售验票系统、升旗控制系统、现场影像采集及回放系统等的集中控制和监视，为场馆运营人员，赛事管理和指挥人员提供一个为比赛服务的集成控制环境。

比赛中央监控系统通过功能集成、信息集成、网络集成、系统集成等集成手段，实现对场馆内的屏幕显示及控制系统、场地照明及控制系统、场地扩声系统、计时记分及现场成绩处理系统、标准时钟系统、升旗控制系统、现场影像采集及回放系统等下层子系统进行集成式的中央监控管理。同时本系统又与场馆运营服务管理系统、大型活动公共安全应急信息系统等上层系统集成，相对系统的上下层，本系统起承上启下作用。

1.2建设需求 

?     对场馆内的各比赛专用子系统实行集成式的中央监控管理；

?     建立统一的数据管理平台,提供图形化的综合监控界面；

?     提供多种通信接口和协议,具有系统的开放性；

?     提供比赛场景设置和一键式操作,***子系统之间联动控制的一致性；

?     实时提供比赛信息，为赛事管理者提供决策依据；

?     结合软件技术与体育场馆建筑智能化技术，实现专业与技术强强联合；

?     系统在功能级、模块级、表现形式上都能体现可定制性；

?     本工程分别在体育场、体育馆、游泳馆及速滑馆建设一套独立的系统。

1.3设计原则

系统遵循如下设计原则：

一般要求

智能化系统配置应采用模块化、开放式结构，在***系统可靠性、***性的同时，本着经济、实用、合理的原则，使系统具有良好的性能价格比，使智能化的档次与整体建筑水平相匹配。

选用***的技术解决方案，采用国内外成熟的***技术和设备，确保系统的***性和开放性、兼容性和扩展性、适应性和应变性、安全性和可靠性。以***系统有长久的生命力。提高设备的工作效能，节约人力和能源，减少维护和管理费用，达到短期投资、长期受益的目的，并且符合节约能源和保护环境的要求。设计总体上应坚持“经济实用、适度超前”的原则。

***性原则

系统的总体设计要有一定的超前性。不但能够满足当前的要求，而且要能满足将来进一步发展的需求。尽量采用国际上各项***的、成熟的技术，使系统的设计建立在一个高的起点上。系统结构、软件环境、硬件环境不但应是国际上具有***水平的，而且是具有发展潜力、处于上升趋势的。

实用性原则

系统应能完全满足的各项功能需求，特别要注意符合管理和使用功能要求。系统应易学易用，具有良好的人机界面和联机帮助信息。同时应该有针对各种场景的提示信息，为用户提供正确导航。

应具备***错误接管处理功能，允许用户出现失误。不论用户发生任何错误，都不应脱出当时所在的系统运行环境，不能出现任何系统死锁现象，确保系统的坚固性。对于来自体育场内外的各种信息通过智能集成系统能进行收集、处理、存储、传输、检索、查询，为体育场的拥有者和管理者提供***信息服务和充分的决策依据，为体育的观众提供安全、舒适、方便、快捷、高效、节约的环境。

开放性原则

系统应满足国际上对开放式系统定义的原则：具有互操作性、可伸缩性和可移植性。系统应该具备良好的可移植性，能在不同硬件环境和不同的软件环境中移植使用，以利于扩充。

集成性和可扩展性

应充分考虑智能建筑工程所涉及的各子系统的集成和信息共享，***系统总体上的***性和合理性，采用集中管理，分散控制的模式。

总体结构应具有可扩展性，既可以包容不同厂家不同类型的***产品，又便于升级、换代，使整个智能化系统可以随着科学技术的发展与进步，不断得到充实、***、改进和提高。

标准化和模块化

根据武安体育馆智能建筑工程总体结构的要求，各子系统必须标准化、模块化，代表当今较新的科技水平。应采用模块化、开放式结构，***系统可靠性、***性。

安全性和可靠性

体育场的智能建筑工程必须具有高度的安全性。

体育场的智能建筑工程必须具有可靠性和稳定性。

经济性原则

在实现***性和可靠性的前提下，达到较高的性能价格比。实现经济实用的优化设计。

1.4设计依据

本设计方案将依据以下资料进行设计：

有关国家（行业）标准、规范

国际各单项体育联合会（协会）标准、规范

体育场馆招标文件

二、系统结构与功能

总体设计

本系统的设计、开发和实施过程中，拟采用下列的技术路线：

基于.NET技术的多层分布式架构，其中也应用了COM、DCOM、COM+等技术，实现体育场馆的集成管理。具体包含如下特征：

?        支持多层构架，表现层、应用层、数据库访问层分开；

?        支持C/S结构的应用程序；

?        支持各种类型的数据库系统；

?        良好的安全性；

?        分布式事务功能；

?        支持消息服务；

?        支持组件化开发；

?        支持XML技术；

?        支持Web Service；

?        具有良好的可扩展性。

.NET是由MicroSoft公司领导，各厂商共同制定并得到广泛认可的工业标准，是帮助企业和一个组织方便地实现具有更强的伸缩性、开放性、安全性的网络应用的***的技术构架。.NET支持基于组件的应用系统开发，.NET是微软推出的***的、进的企业级基础平台。.NET提供了一个企业级的计算模型和运行环境以用于开发和部署多层体系结构的应用。它通过提供企业计算环境所必需的各种服务，使得部署在.NET平台上的多层应用可以实现高可用性、安全性、可扩展性和可靠性。

2.2系统结构原理

2.3系统图

2.4系统功能

比赛中央监控系统是利用计算机和网络存储容量大、速度快、控制及查询方便等特点，将体育场馆比赛相关的各个子系统进行集中管理。进行集成监控的子系统包括屏幕显示及控制系统、场地照明及控制系统、场地扩声系统、计时记分及现场成绩处理系统、标准时钟系统、售验票系统、升旗控制系统；另外还提供场景控制、统计决策、系统设置、系统接口等功能模块。系统功能图如下：

三、系统方案

3.1.比赛中央监控系统组成

     比赛中央监控系统由比赛中央监控系统硬件平台及软件平台组成，系统的硬件平台由比赛中央监控主机（工业级控制电脑），主机***音视频处理接口、工业级串口服务器、专业音视频矩阵、部门级1000兆网络交换机组成，而系统软件通过各种接口通信协议和相关的子系统连接，通过集成的比赛中央监控系统图形化界面进行控制；

3.2.比赛中央监控系统的子系统接口连接

☆屏幕显示及控制系统

比赛中央监控系统通过专业视频电缆（或单模光缆），及TCP/IP或RS232\RS485通信线缆与屏幕显示及控制系统连接。

比赛中央监控系统主机设置相关场馆的扩声控制室，可以通过窗户看见比赛场地；从比赛中央监控系统主机房到场馆LED控制机房敷设以下的线缆：

   同轴电缆，支持200米之内的数字和模拟视频信号的传输；

   6类非屏蔽双绞线，可作为RS232\RS485通信线缆使用，90米内还可以作为网络信号线使用；

   敷设单模光缆传送数字和模拟视频信号或网络信号；

☆场地照明及控制系统

比赛中央监控系统通过TCP/IP、RS232\RS485协议与场地照明及控制系统通讯。

比赛中央监控系统主机设置相关场馆的扩声控制室，可以通过窗户看见比赛场地；从比赛中央监控系统主机房到场馆场地灯光控制机房敷设以下的线缆：

   6类非屏蔽双绞线，可作为RS232\RS485通信线缆使用，90米内还可以作为网络信号线使用；

   两机房间距离超90米，敷设单模光缆传送网络信号；

☆场地扩声系统

比赛中央监控系统通过专业音频电缆，及TCP/IP或RS232\RS485通信线缆与场地扩声系统连接。

比赛中央监控系统主机设置相关场馆的扩声控制室，可以通过窗户看见比赛场地；从比赛中央监控系统主机房到场馆扩声系统主机敷设以下的线缆：

   音频电缆，支持模拟音频信号的传输；

   6类非屏蔽双绞线，可作为RS232\RS485通信线缆使用，还可以作为网络信号线使用；

☆计时记分及现场成绩处理系统

比赛中央监控系统通过TCP/IP、RS232\RS485、ODBC协议与计时记分及现场成绩处理系统通讯。

比赛中央监控系统主机设置相关场馆的扩声控制室，可以通过窗户看见比赛场地；从比赛中央监控系统主机房到场馆计时计分系统机房敷设以下的线缆：

体育馆的计时记分机房通常设置在体育馆一层裁判员席一侧，从机房敷设 6类非屏蔽双绞线（90米之内）到比赛中央监控系统机房，如两机房距离超90米，敷设单模光缆，作为网络信号线使用；

☆标准时钟系统

比赛中央监控系统通过TRS232\RS485协议与标准时钟系统通讯。本系统接口只在体育馆的比赛中央监控系统中设置；

体育馆比赛中央监控系统主机设置在场馆的扩声控制室，从比赛中央监控系统主机房到场馆标准时钟机房（通常设置在场馆一层的安全防范机房）敷设以下的线缆：

   6类非屏蔽双绞线，可作为RS232\RS485通信线缆使用；

☆售验票系统

比赛中央监控系统通过TCP/IP场馆售验票系统通讯。

场馆比赛中央监控系统主机设置在场馆的扩声控制室，从比赛中央监控系统主机房到场馆售验票系统机房（通常设置在场馆的网络通信机房）敷设以下的线缆：

从机房敷设 6类非屏蔽双绞线（90米之内）到比赛中央监控系统机房，如两机房距离超90米，敷设单模光缆，作为网络信号线使用；

☆升旗控制系统

比赛中央监控系统通过TCP/IP协议与升旗系统通讯。

场馆比赛中央监控系统主机设置在场馆的扩声控制室，从比赛中央监控系统主机房到场馆自动升旗控制机房（通常设置在场馆的扩声控制机房）敷设以下的线缆：

6类非屏蔽双绞线作为网络信号线使用；

☆CCTV系统

比赛中央监控系统与场馆内部CCTV系统（数字视频监控系统）间以TCP/IP协议进行通讯，其目的如下：

通过比赛中央监控系统和场馆LED显示屏控制系统的连接，可以通过比赛中央监控系统随时调用场馆内的每一路CCTV监控画面，利用赛前和赛事休息时间，把监控画面显示在LED显示屏上，来增加比赛现场的气氛；单由于调用的是民用监控系统的画面，应直接调用前端摄像机的画面（不进过图像压缩处理）来***LED显示的画质；单其画质和赛事由现场电视转播系统送到LED显示屏的画质不能等同；

场馆比赛中央监控系统主机设置在场馆的扩声控制室，从比赛中央监控系统主机房到场馆安全防范监控机房敷设以下的线缆：

从机房敷设 6类非屏蔽双绞线（90米之内）到比赛中央监控系统机房，如两机房距离超90米，敷设单模光缆，作为网络信号线使用；

☆场馆信息发布系统

比赛中央监控系统通过TCP/IP场馆信息发布系统通讯。

场馆比赛中央监控系统主机设置在场馆的扩声控制室，从比赛中央监控系统主机房到场馆信息发布系统机房（通常设置在场馆的网络通信机房）敷设以下的线缆：

从机房敷设 6类非屏蔽双绞线（90米之内）到比赛中央监控系统机房，如两机房距离超90米，敷设单模光缆，作为网络信号线使用；

比赛中控系统负责把实时的比赛成绩发布到场馆的信息发布系统中，通过信息发布系统向外发布；

四、系统性能

4.1 子系统监控功能

4.1.1 屏幕显示及控制系统

比赛中央监控系统对屏幕显示及控制系统的监控，主要是通过场馆内的网络系统与屏幕显示及控制系统相连，通过配备的视频矩阵设备将与比赛相关的文字、图形、动画、视频图像等需要由屏幕显示系统显示的信息进行切换、传输与控制。比赛中央监控系统对屏幕显示及控制系统的监控根据比赛项目、比赛场馆区域、其他相关场馆专用系统的配合、使用人员的不同，进行具体调整和控制。详细功能如下：  

比赛中央监控系统可能控制屏幕显示及控制系统显示的信息分类如下：

比赛信息：与比赛相关的组织安排、通知等信息；

现场成绩：从计时记分及现场成绩处理系统得到的现场成绩信息；

现场比赛图像：从电视转播系统或其他系统得到的比赛图像信息；

比赛图像的回放：将从其他系统或途径获得的比赛图像进行回放；

图像文件播放：将比赛中央监控系统控制主机上的图像文件播放出去；

其他来源的屏幕显示信息：其他需要屏幕显示系统显示的信息。

4.1.2 场地照明及控制系统

比赛中央监控系统对场地照明及控制系统的监控，主要是通过场馆内的网络系统与场地照明及控制系统相连，通过相应的协议（TCP/IP、RS232、RS485等）对各种比赛所需的灯光照明模式进行切换，以满足对体育场馆不同区域的照度要求、照明质量要求、照度均匀度要求等技术指标，达到在提供优质场地照明的同时，节省能源成本和电力支出的目标。比赛中央监控系统对场地照明及控制系统的监控根据比赛项目、比赛场馆区域、其他相关场馆专用系统的配合、使用人员的不同，进行具体调整和控制。详细功能情况如下：

模式配置：将多个回路合并为统一模式。

模式选择：对多个回路进行控制（开关与亮度）

回路控制：单个回路的开关控制

灯的状态：可以显示灯的开关状态与灯的亮度级别

4.1.3 场地扩声系统

比赛中央监控系统对场地扩声系统的监控，主要是通过场馆内的网络系统与场地扩声系统相连，通过相应的协议（TCP/IP、RS232、RS485等）对各种比赛所需的扩声模式进行切换，以满足对体育场馆不同区域的扩声需求。场地扩声系统应满足场馆比赛时播放比赛消息、比赛成绩，以及安全保障信息和音乐等的需要，同时场地扩声系统应为场馆屏幕显示系统、升旗控制系统设置足够的音频接口，满足比赛中央监控系统协调这些系统与场地扩声系统关系时的声音需求。比赛中央监控系统对场地扩声系统的监控根据比赛项目、比赛场馆区域、其他相关场馆专用系统的配合、使用人员的不同，进行具体调整和控制。详细功能情况如下：

A、扩声信息：

比赛中央监控系统可能向场地扩声系统发送的扩声信息分类如下：

屏幕显示及控制系统的同步声音：屏幕显示及控制系统的同步声音；

升旗控制系统的国歌音乐：升旗控制系统的国歌音乐；

音频文件：将比赛中央监控系统控制主机上的音频文件播放出去；

通知性广播：比赛中央监控系统通过声音输入设备输入的关于事件通知、紧急广播等需要从场地扩声系统播放的声音；

其他来源的扩声信息：其他需要场地扩声系统播放的声音。

B、扩声模式管理

模式切换：不同模式之间的切换，达到不同的效果；

模式状态：返回模式内各个线路状态信息；

音频播放：对各种声音进行播放。 

4.1.4 计时记分及现场成绩处理系统

比赛中央监控系统对计时记分及现场成绩处理系统的监控，主要是通过场馆内的网络系统与屏幕显示及控制系统相连，通过相应的协议（TCP/IP、RS232、RS485等）对比赛环境数据（如风速等）、比赛成绩数据（如比分、距离、高度、时间等）进行监控，这些数据即可以通过比赛中央监控系统传输到屏幕显示及控制系统和电视转播系统，也可以由计时记分及现场成绩处理系统直接传输到屏幕显示及控制系统和电视转播系统，比赛中央监控系统对计时记分及现场成绩处理系统的监控根据比赛项目、比赛场馆区域、其他相关场馆专用系统的配合、使用人员等情况的不同，进行具体调整和控制。详细功能如下： 

根据比赛项目、比赛场馆区域和场馆管理流程的不同，比赛中央监控系统需要从计时记分及现场成绩处理系统上传的信息分类如下：

比赛成绩：比分、距离、高度、时间等成绩信息；

比赛环境数据：风速、温度、湿度等环境信息；

其他数据：其他需要比赛中央监控系统监控的数据。

4.1.5 标准时钟系统

比赛中央监控系统对标准时钟系统的监控，主要是通过场馆内的网络系统与标准时钟系统相连，通过相应的协议（TCP/IP、RS232、RS485等）对比赛相关的标准时间进行监控，标准时钟系统应能为赛场工作人员、运动员、观众提供准确、标准的时间，同时也可以为智能化系统提供标准的时间源，比赛中央监控系统对标准时钟系统的监控根据比赛项目、比赛场馆区域、其他相关场馆专用系统的配合、使用人员等情况的不同，进行具体调整和控制。详细功能如下：

根据比赛项目、比赛场馆区域和场馆管理流程的不同，比赛中央监控系统对标准时钟系统的控制如下：

设置时钟：可以手动设置时钟时间和倒计时；

时钟显示：显示当前时钟时间；

倒计时：根据倒计时时间，显示还剩多长时间；

系统校时：各个子钟之间进行时间的校对。

4.1.6 场馆售验票系统

比赛中央监控系统对场馆售验票系统的数据进行调用，主要是通过场馆内的网络系统与场馆售验票系统相连，通过相应的协议（TCP/IP）调用场馆售验票系统数据库中存贮的票务信息，通过实时比赛中控系统监视画面实时显示本场次比赛售出票的信息、到场观看比赛的人数，以及观众的分布信息等；

4.1.7 升旗控制系统

比赛中央监控系统对升旗控制系统的监控，主要是通过场馆内的网络系统与升旗控制系统相连，通过相应的协议（TCP/IP、ODBC等）对升旗系统进行监控，升旗控制系统主要是为比赛组织者在赛会期间，提供一个为比赛升旗服务的控制系统。升旗控制系统应***场馆升旗时，场地所奏国歌的时间和***上升到旗杆顶部的时间同步。

比赛中央监控系统对升旗控制系统的监控根据比赛项目、其他相关场馆专用系统的配合、使用人员等情况的不同，进行具体调整和控制。详细功能如下：

A、监控功能：

升旗设置：进行升旗位置、国歌、***等基础信息设置；

国歌试听：将国歌预先播放出来，并不输出到场地扩声系统。

升旗：向升旗控制系统发送升旗命令，升***奏国歌，国歌与升旗同步，在国歌奏完时***达到点；

信息反馈：通过网络通讯将实际升旗高度等情况进行反馈，并用模拟动画进行显示。

4.1.8 CCTV监控系统

比赛中央监控系统对场馆的数字视频监控系统的监控，主要是通过二系统间网络连接来进行控制，通过数字视频监控系统通过的动态开发库来实现各个摄像头的监控视频信号的获取，比赛中央监控系统同时通过实时监视画面实时监看由CCTV系统实时传送的画面，详细功能如下： 

比赛现场实时画面的监视；

比赛画面向LED显示屏的发送；

比赛画面向场馆内其它系统的发送（信息发布系统等）；

4.1.9 场馆信息发布系统

比赛中央监控系统向场馆场馆信息发布系统发送数据，主要是通过场馆内的网络系统与场馆信息发布系统相连，通过相应的协议（TCP/IP）把比赛中央监控系统获取的实时比赛成绩发送给场馆的信息发布系统，场馆信息发布系统数获取该信息后，通过分布在场馆内的各个信息发布点，把信息发布给观众、运动员、新闻媒体等；

4.2 比赛场景管理

4.2.1 比赛场景概念

比赛场景的概念主要指随着比赛过程的进行，与比赛相关的各个智能化子系统通过协调各自的状态与动作，为比赛在不同时间阶段提供优质的环境、技术、信息、服务等支持，以达到为比赛提供高效、安全、舒适的信息化支持的目标。

4.2.2 比赛场景的划分

根据上面对比赛场景的解释，随着比赛的进行，将比赛场景划分赛前场景、赛前练习场景、比赛场景、中场休息场景、退场场景、系统关闭场景、临时场景等几个场景。场景划分见下图：

4.2.3 比赛场景的配置

比赛场景的配置是根据各个比赛场景为比赛提供的服务，对其运行的数据与动作进行配置，具体包括比赛场景的修改、保存、等功能，详细地配置信息会根据比赛场景的不同而各有差异。

4.2.4 比赛场景的监控

通过控制各种逻辑上划分的比赛场景，使屏幕显示及控制系统、场地照明及控制系统、场地扩声系统、计时记分及现场成绩处理系统、标准时钟系统、售验票系统、升旗控制系统等子系统相互联动，实现各自系统的协调运行，从而为比赛提供良好支持。

4.3系统配置

比赛中央监控系统通过提供系统设置功能，对系统相关的设备、权限、资源等进行设置，以***系统的正常运行。

4.3.1 系统设备

对比赛中央监控系统相关的软、硬件设备进行设置，具体包括： AV矩阵、中央控制器、串口服务器、视频解压卡、网络设施、操作系统、数据库等。

4.3.2 系统权限

只有注册用户才能具体登录到系统中，使用系统的功能。在系统中我们依靠成熟的权限管理来实现对不同角色、用户管理。由于采用了成熟的框架结构，权限管理模块是与底层的平台绑定，独立于任何业务之外，所有关于用户名、密码的传输都采用了加密的方式。管理员负责整个系统用户的授权，包括给每位注册用户授予角色和部门等等。

4.3.3 系统资源

对比赛相关的音频、视频、字符串等资源进行增加、删除、修改、保存等设置功能。

五、系统设备清单